ZHCSX76A October   2024  – November 2024 TPS61287

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 特性
  3. 应用
  4. 说明
  5. 引脚配置和功能
  6. 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性
    6. 5.6 典型特性
  7. 详细说明
    1. 6.1 概述
    2. 6.2 功能方框图
    3. 6.3 特性说明
      1. 6.3.1 使能和启动
      2. 6.3.2 欠压锁定 (UVLO)
      3. 6.3.3 可编程 EN/UVLO
      4. 6.3.4 开关谷值电流限制
      5. 6.3.5 外部时钟同步
      6. 6.3.6 可堆叠多相运行
      7. 6.3.7 器件功能模式
        1. 6.3.7.1 强制 PWM 模式
        2. 6.3.7.2 自动 PFM 模式
      8. 6.3.8 过压保护
      9. 6.3.9 热关断
  8. 应用和实施
    1. 7.1 应用信息
    2. 7.2 典型应用
      1. 7.2.1 设计要求
      2. 7.2.2 详细设计过程
        1. 7.2.2.1 设置输出电压
        2. 7.2.2.2 电感器选型
        3. 7.2.2.3 自举电容器和 VCC 电容器选型
        4. 7.2.2.4 MOSFET 选择
        5. 7.2.2.5 输入电容器选型
        6. 7.2.2.6 输出电容器选型
        7. 7.2.2.7 环路稳定性
      3. 7.2.3 应用曲线
    3. 7.3 电源相关建议
    4. 7.4 布局
      1. 7.4.1 布局指南
      2. 7.4.2 布局示例
        1. 7.4.2.1 散热注意事项
  9. 器件和文档支持
    1. 8.1 接收文档更新通知
    2. 8.2 支持资源
    3. 8.3 商标
    4. 8.4 静电放电警告
    5. 8.5 术语表
  10. 修订历史记录
  11. 10机械、封装和可订购信息

电感器选型

由于电感器的选型会影响电源运行的稳态、瞬态行为、环路稳定性和升压转换器效率,电感器是开关电源稳压器设计中最重要的元件。对于电感器性能而言,三个最重要的规格是电感值、直流电阻与饱和电流。

建议 TPS61287 与 2.2µH 至 4.7µH 的电感器配合使用。2.2µH 电感器通常采用较小或薄型封装,而 4.7µH 电感器则会产生更低的电感器电流纹波。

在没有电流偏置的情况下,电感值的容差可以为 ±20%,甚至是 ±30%。当电感器电流接近饱和水平时,其电感可以比 0A 电流时的电感值减少 20% 至 35%,具体取决于电感器供应商对饱和电流的定义。选择电感器时,请验证电感器的额定电流(尤其是饱和电流)是否大于运行期间的峰值电流。

按照方程式 5方程式 7 计算电感器的峰值电流。如需计算最坏情况下的电流,请使用应用的最小输入电压、最大输出电压和最大负载电流。为了留出足够的设计裕度,TI 建议在计算时使用最小开关频率、容差为 -30% 的电感值以及低电源转换效率。

在升压稳压器中,按方程式 5 计算电感器直流电流。

方程式 5. TPS61287

其中

  • VOUT 是升压稳压器的输出电压。
  • IOUT 是升压稳压器的输出电流。
  • VIN 是升压稳压器的输入电压。
  • η 是电源转换效率。

方程式 6 计算电感器电流峰峰值纹波。

方程式 6. TPS61287

其中

  • IPP 是电感器峰峰值纹波。
  • L 是电感值。
  • ƒSW 为开关频率。
  • VOUT 是输出电压。
  • VIN 是输入电压。

因此,可以通过方程式 7 来计算电感器的峰值电流 ILpeak

方程式 7. TPS61287

所选电感器的饱和电流应高于计算得出的峰值电流。

电感器的谷值电流 I L v a l l e y 可通过方程式 8 计算。

将 TPS61287 的电流限值设置为高于计算得出的谷值电流。

方程式 8. I L v a l l e y = I D C - I P P 2
升压转换器效率取决于电流路径的电阻、与开关 MOSFET 相关的开关损耗和电感器的磁芯损耗。TPS61287 优化了内部开关电阻。

但是,整体效率受电感器直流电阻 (DCR)、开关频率下的等效串联电阻 (ESR) 和内芯损耗的影响很大。磁芯损耗与磁芯材料有关,不同的电感器具有不同的磁芯损耗。对于某个电感器,较大的电流纹波会产生更高的 DCR 和 ESR 导通损耗和更高的磁芯损耗。通常,电感器的数据表不提供 ESR 和磁芯损耗信息。如果需要,请咨询电感器供应商以获取详细信息。一般而言,TI 建议使用具有较低 DCR 和 ESR 的电感器。但是,需要在电感器的电感、DCR 和 ESR 电阻以及占位面积之间进行权衡。此外,屏蔽电感器的 DCR 通常高于非屏蔽电感器。

表 7-2 列出了为 TPS61287 推荐的电感器。根据前面的计算和基准评估,验证推荐的电感器是否可以支持用户目标应用。在此应用中,选择了 Coilcraft 的电感器 XGL1060-332MEC,因为它的尺寸小。

表 7-2 建议的电感器
器件型号L (µH)DCR MAX (mΩ)饱和电流/额定热电流 (A)最大尺寸(长 × 宽 × 高 mm)供应商(1)
CMLE105T-2R2MS2.24.526.0/19.510.3 x 11.5 x 5.0Cyntec
CMME105T-3R3MS3.37.522.0/15.010.3 x 11.5 x 5.0Cyntec
XAL1060-222MEC2.24.331.0/25.310.0 x 11.3 x 6.0Coilcraft
XGL1060-332MEC3.35.726.0/22.010.0 × 11.3 × 6.0Coilcraft
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